JPH0370754A - 高熱伝導性ゴム組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は熱伝導性に優れたゴム組成物に関し、特に発熱
性電子部品から発生する熱量を放散させてジャンクショ
ンの温度上昇を防止するに最適な高熱伝導性ゴム組成物
に関する。

（従来の技術） サイリスタ、パワートランジスタ、ダイオードなどの電
子部品は、作動中の発熱のためにその特性が徐々に低下
したり、ときには部品自体が破損に至ることもある。そ
のため、絶縁性を確保しつつ、これら電子部品から発生
する熱をすみやかに除去する手段として、以下のような
ものが知られている。

電子部品と放熱体との間に、雲母や、ポリエステルシー
トの絶縁材を介装してこの絶縁材の両面に放熱グリース
を塗布したもの、（以下、従来技術■という） 特開昭６２−２５４４０号公報に開示された、「黒鉛シ
ート単独または該シートの片面あるいは両面にシリコー
ンゴムを塗布してなる電気部品用熱伝導性シート」に関
する発明、（以下、従来技術■という） 特開昭５８−１６３６２３号公報に開示された、「粉末
、短繊維または粒状で、その表面が導電性物質で形成さ
れた物質を５０容量％以上充填したエラストマー、また
はプラスチックからなる厚さ０．０５ｍｍ以上の高熱伝
導性シートおよびそのシートをドクターブレード法で製
造する方法」に関する発明、（以下、従来技術■という
）特公昭６２−１６９７８号公報に開示された、「シリ
コーンゴムの主成分であるポリアルキルシロキサンと相
溶性の悪い、あるいは小さい異種のボリオルガノシロキ
サン油状物を添加することにより、この油状物が、常態
において、または適度に締付けを受けたときに、成形品
表面に遊離して境界の微細な空隙を埋め、空気の存在に
よる伝熱効率の低下を防いだ放熱用ゴム状成形品」に関
する発明、（以下、従来技術■という）特開昭６０−１
８８４４１号公報に開示された、「ａ。

塩素化ポリエチレン、ｂ、エチレン−酢酸ビニル共重合
体、熱可塑性エラストマー又は高密度ポリエチレンの中
の１種、０．５０〜８帽１％の充填剤、ｄ、その他の添
加剤とを含有する熱伝導性材料」に関する発明。（以下
、従来技術Ｖという）特公昭５７−５２３７６号公報に
開示された、「無機充填剤と合成ゴムを主成分とするシ
ート状戒形体であって、該成形体に対する無機充填剤の
添加量が３５〜７０容置％で、該無機充填剤は（ａ）（
ｂ）　２成分からなり、（ａ）成分は窒化硼素、０））
成分はアル逅す、シリカ、マグネシア、亜鉛華、雲母の
中の１種以上であり、その割合は（ａ）成分がＣｂｕｔ
ｔ分に対して体積比で０．３〜３である放熱シート」に
関する発明。（以下、従来技術■という）（発明が解決
しようとする課題） しかしながら従来技術Ｉには次のような問題があった。

「■雲母は加工性が悪く取り扱いが難しい。■ポリエス
テルシートは放熱性が悪い。■放熱グリースは長時間使
用で油が流出し、放熱効果が低下する。」などである。

従来技術■は通常の黒鉛を使用するため、熱伝導率がそ
れほど高くなく、しかも電子部品への取付を容易にする
ためにシリコーンゴムを塗布したもの（実施例２．３）
は、公報の第３真の第１表に記載されているように、黒
鉛シート単独のもの（実施例１）よりさらに熱抵抗は増
加しており、熱伝導性は低下している。

従来技術■にいう表面が導電性の物質とは金属粉や金属
短繊維等を指すが、公報の第２頁右欄上段にも記載され
ているように、これらの物質をエラストマーなどに５０
容量％以上もの多量充填すると、機械的強度および緒特
性が著しく低下するという問題がある。その上、ゴムシ
ートの製法として代表的なカレンダーで製造しようとし
てもカレンダーロールの傷や摩耗が激しく、カレンダー
加工は不可能となる。このようなシートはドクターブレ
ード法でのみ製造可能であって、その結果、乾燥装置等
の付属設備を必要とする煩雑な設備構成となる。

従来技術■は、シリコーンゴムのベースポリマーとの相
溶性が無いか、あるいは小さいシリコーンオイルを添加
するものであるため、ゴム成形品の物性を低下させる。

従来技術Ｖの充填剤とは酸化アルミニウムまたは水酸化
アルミニウムを指し、５０〜８０重量％もの多量の金属
製充填剤を含有するため、成形加工性が極めて悪い。

従来技術■は高価な窒化硼素を用いるため、製造コスト
が上昇する。

本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は熱伝導率が高く、加工性
およびゴム物性が良好で且つ安価な高熱伝導性ゴム組成
物を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明の構成要旨は、 ゴムに、膨張黒鉛を薄片化した黒鉛をチタネートカップ
リング剤で表面処理したものを添加した高熱伝導性ゴム
組成物にある。

本発明の膨張黒鉛を薄片化した黒鉛とは、酸処理された
黒鉛を高温で熱処理して黒鉛結晶の層間成分を急激に気
化させ、眉間を膨張させた黒鉛を粉砕して得たものであ
る。

この薄片化した膨張黒鉛の添加量としては、１０〜５０
容量％が好ましい。１０容量％未満では十分な熱伝導性
が得られず、５０容量％を超えるとゴム強度の低下が大
きいからである。

本発明のチタネートカップリング剤とは、無機充填剤と
有機のポリマーマトリックスとの間の界面に分子架橋を
行い、物性を改善する試剤で中心元素としてチタンを含
むものである。

（作用） 典型的な黒鉛の結晶は大方晶系に属するもので、六角形
の巨大な網面が層状に積み重なった構造をしており、異
方性が著しく大きく、層面に平行（ａ軸）な方向の熱伝
導率は層面に直角（Ｃ軸）な方伺の熱伝導率よりかなり
大きい。

膨張黒鉛は当初の層状構造はそのまま維持してＣ軸方向
に数百倍に膨張したものなので、この膨張黒鉛を粉砕し
て薄片化した黒鉛はａ軸方向に高配向し、通常の黒鉛に
比べて高い熱伝導率を示す、そしてこの膨張黒鉛の薄片
と結合したチタネートカップリング剤は有機物と親和し
やすい被膜を形成するので分散性が著しく改善され、均
一な熱伝導率の向上を図ることができる。

また、有機系の充填剤であるため多量に添加してもロー
ル損傷の虞がなく、可撓性も良好で、通常の加工方法に
従って容易に加工できる。

しかも、十分なゴム弾性を有するので電子部品等との密
着性も良好である。

（実施例） 本発明の実施例について以下に説明する。

（１）充填剤の製造 チタネートカップリング剤としては、味の素■製のブレ
ンアクトＫＲ２３８Ｓ、ブレンアク）ＫＲ１３４Ｓ、ブ
レンアクトＫＲ３４Ｓ、ブレンアクトＫＲＴＴＳおよび
ブレンアクトＫＲ４６Ｂを用いた。これらの商品名に対
応する化学名は後記する。

膨張黒鉛を粉砕して薄片化した黒鉛（日本黒鉛工業■製
のＥ　Ｘ　Ｐ　−Ｐ　Ｌ７２．６ｇを上記いずれかのチ
タネートカップリング剤を１重量％含有するＭＥＫ溶液
３００ｃｃに添加して３分間撹拌し、２日間室温で放置
後、約８０℃で１日間乾燥させて本実施例に係る充填剤
を得た。

なお、比較の充填剤としては、同上膨張黒鉛を粉砕して
薄片化した黒鉛（チタネートカップリング剤で処理せず
）、天然黒鉛（日本黒鉛工業■製ＨＯＰ）　、アルミニ
ウム、アルミナ、導電性カーボンブラック（トーカブラ
ック５５００　）を用いた。

（２）シートの製造 市販のクロロブレンゴム（昭和電工■−テスボン製ネオ
ブレンＣＲＴ）１００重量部に、酸化マグネシウム４重
量部、酸化亜鉛５重量部およびステアリン酸１重量部を
添加したものに、上記充填剤を後記する所定量だけ添加
してロールで混練りし、シートの調製を行い、約１ｍｎ
＋厚みの加硫シートを１５０°ＣＸ２０分で得た。

（３）シートの物性の測定 次に、上記のような方法で作製した加硫ゴムシートの物
性を測定した。

■充填剤として、薄片化した膨張黒鉛（チタネートカッ
プリング剤で処理した実施例に係るもの、無処理の比較
例の双方）の充填量を１０．２０．４０容量％とし、天
然黒鉛、アルミニウム、アルξす、導電性カーボンブラ
ックの各充填量はそれぞれ２０容量％としたものについ
て、熱伝導率、モジュラス（Ｍ＋。。）、破断強度、破
断伸び、硬度を測定した。その結果を１１頁の表１に示
す。

■充填剤として、上記５種類の各チタネートカップリン
グ剤で処理した薄片化した膨張黒鉛の充填量を２０容量
％としたものについて、熱伝導率、モジュラス（Ｍ、。

。、Ｍ、）、破断強度、破断伸び、硬度を測定した。そ
の結果を１２頁の表２に示す。

なお、熱伝導率の測定はカドーチック精密迅速熱物性測
定装置サーモラボ■を用いた。

チタネートカップリング剤の各商品名に対応する化学名
は以下の通りである。

ブレンアクトＫＲ２３ＢＳ−ビス（ジオクチルパイロホ
スフェート）エチレンチタネートブレンアクトＫＲ１３
４Ｓ−ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート ブレンアクトＫ　Ｒ，３４Ｓ−イソプロピルトリクミル
フェニルチタネート ブレンアクトＫＲＴＴＳ＝イソプロピルトリイソステア
ロイルチタネート ブレンアクトＫＲ４６Ｂ＝テトラオクチルビス（ジトリ
デシルホスファイト）チタネート上記表１および表２よ
り、 ■薄片化した膨張黒鉛をチタネートカップリング剤で処
理した本実施例に係る充填剤を充填したものの熱伝導率
が最も高く、本発明により極めて熱伝導性の良好なゴム
組成物を提供できることが分かる。

■充填量を４０容量％と増加させた実施例３においても
硬度の上昇はそれほど大きくなく、十分なゴム弾性を有
しているものと思われる。

■充填量が１０容量％（実施例１）から４０容量％（実
施例３）へと増えると共に強度が急激に低下する傾向に
あり、実使用時の製品ゴムへの荷重を考慮すると、５０
容量％以上の充填は好ましくない。

■充填量がＩＯ容量％未満では、十分な熱伝導率を得る
ことができない。

なお、ゴムについてはクロロブレンゴムに限定されるも
のではなく各種の合成ゴムの使用が可能で、配合剤につ
いても使用ゴム種に応じて適宜変更して使用すればよい
。

シート加工方法としても特に限定されるものではなく、
例えば、バンバリーミキサ−等常用されている混線機を
用い、ロール機、カレンダー等で加工できる。

（発明の効果） 本発明により、熱伝導率が高く加工性がよくゴム物性の
良好な高熱伝導性ゴム組成物を提供することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ゴムに、膨張黒鉛を薄片化した黒鉛をチタネートカップ
   リング剤で表面処理したものを添加した高熱伝導性ゴム
   組成物